《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案Word格式.docx
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5）为开展变型设计提供技术基础
缺点：
用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的需求。
另一方面有些功能还可能冗余。
1-15设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法极为重要，为什么？
技术经济评价可靠性评价人机工程学评价结构工艺性评价产品造型评价标准化评价
2-1机床设计应满足哪些基本要求？
其理由是什么?
工艺范围、柔性、与物流系统的可亲性、刚度、精度、噪声、成产率自动化、成本、生产周期、可靠性、造型与色彩2-4机床系列型谱的含义是什么？
为了以最少的品种规格，满足尽可能多用户的不同需求，通常是按照该类机床的主参数标准，先确定一种用途最广、需要量较少的机床系列作为“基型系列”，在这系列的基础上，根据用户的需求派生出若干种变型机床，形成“变型系列”。
“基型”和“变型”构成了机床的“系类型谱”。
2-5机床的基本工作原理是什么？
通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和尺寸。
2-7工件表面发生线的形成方法有哪些？
轨迹法、成形法、相切法、展成法
2-20机床的主参数及尺寸参数根据什么确定？
通用机床的主参数和主参数系列国家已制订标准，设计时可根据市场的需求在主参数系列标准中选用相近的数值。
专用机床的主参数是以加工零件或被加工面的尺寸参数来表示，一般也参照类似的通用机床主参数系列选取。
2-23机床主传动系都有哪些类型？
由哪些部分组成？
按驱动主传动的电动机类型：
交流电动机驱动、直流电动机驱动
按传动装置类型：
机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合
按变速的连续性：
分极变速传动、无极变速传动
主传动系一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分
组成。
26、某车床的主轴转速n=40~1800r/min，公比
/min，试拟定结构式，转速图；
确定1.41电动机的转速n电1440
齿轮的齿数、带轮的直径；
演算转速误差；
画出主传动系统图。
解：
该主轴的变速范围为:
Rn
nmax1800
45nmin40
根据变速范围、公比可求变速的级数
Z
lgRnlg451112lglg1.41
拟定结构式
级数为12的传动副数为2或3的传动方案有以下几种：
122122341231232612213226122134221231262312212632122221341223312612322126122234211223263112322621123421221226233112262132123422211226312312263221
根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定
12312326
作转速图如下：
查表可获得12级转速为40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800
电
1440r/min
IIIIIIIV
1800r/min1250900630450315224160112805640
u主max21.4122
2符合要求
u主min41.4141/4
最后扩大组的变速范围：
Ri
1/4符合要求
xi（Pi1）1.416（21）8符合要求
带轮的直径计算（因功率参数等不详仅举例说明）：
查表取小带轮的基准直径为125mm则大带轮直径d2
id1
（1）取0.015d2id1
（1）1.6125（10.015）197mm
查表取大带轮的基准直径为200mm
齿轮齿数的确定：
III轴之间的传动副共有3对传动比为1:
11:
1.411:
2如果采用模数相同的标准齿轮，则三对传动副的齿轮和相同查表可得Sz取Sz
....，60，72，84，96，....
72可以确定三个传动副的齿数为
1：
1传动副36361：
1.41传动副30421：
2传动副2448
同理可确定IIIII轴的齿数和取841：
1传动副齿数取42421：
2.82传动副齿数取2262IIIIV之间的传动副齿数和取902：
1的传动副齿数取60301：
4的传动副齿数取1872
转速误差的计算
主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算
n实际n电
理论转速实际转速转速误差率（%）
1401.70
d1
（1）U1U2U3d2
2560.31
3801.70
41121.06
51601.06
62241.06
73150.14
84500.14
96300.14
109001.5
1112501.31
1218001.5
39.3256.1778.64110.81158.30221.63314.56449.38629.13886.51266.431773
允许误差：
10
（1）%10（1.411）%4.1%根据上表可知转速误差率在允许的范围内
绘制传动系统图如下：
27、某机床主轴转速n=100~1120r/min，转速级数Z包括拟定结构式和转速图，画出主传动系统图。
8，电动机的转速n电1440/min，试设计该机床的主传动系，
Rn
nmax1120
11.2nmin100
Zn1.41
查表可获得8级转速为100，140，200，280，400，560，800，1120拟定8级转速的结构式：
821222482124228222124822242182421228242221
根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定8212224
IIIIIIIV1120800560400280
1u主max11.411.412符合要求
8符合要求u主min31.4131/2.82最后扩大组的变速范围：
Rixi（Pi1）1.414（21）4
查表取小带轮的基准直径为125mm则大带轮直径d2id1
（1）取0.015d2id1
（1）1440125（10.015）221.625mm800
查表取大带轮的基准直径为224mm
III轴之间的传动副共有2对传动比为1:
1.41如果采用模数相同的标准齿轮，则三对传动副的齿轮和相同
查表可得Sz
取Sz....，48，60，72，84，....48可以确定两个传动副的齿数为
1传动副2424
1.41传动副2028
同理可确定IIIII轴的齿数和取60
1传动副齿数取3030
2传动副齿数取2040
IIIIV之间的传动副齿数和取72
1.41：
1的传动副齿数取4230
2.82的传动副齿数取1953
理论转速
实际转速
转速误差
率（%）
11000.89d1
（1）U1U2U3d221400.8932000.8942800.8954001.56560551.61.578007881.5811201103.21.5100.98141.25201.78282.49394
10
（1）%10（1.411）%4.1%
根据上表可知转速误差率在允许的范围内
28试从
1.26，Z18级变速机构的各种传动方案中选出最佳方案，并写出结构式，画出转速图和传动系统图。
转速不重复的方案：
183133291831293318333129183329311829313318293331182132361821363218322136183236211836322118362132183123361831362318233136182336311836312318362331
转速重复的方案183123
262611823312626118213226261等
根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定18313329也可选择转速重复的方案。
假定最小转速为31.5r/min查表可得各级转速为31.5，40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600。
1600r/min12501000800630500400315
u主max31.2632
u主min61.2661/4
Ri2符合要求1/4符合要求8符合要求xi（Pi1）1.269（21）8
查表取大带轮的基准直径为224mm齿轮齿数的确定：
1.251:
1.6
如果采用模数相同的标准齿轮，则三对传动副的齿轮和相同
取Sz....，52，54，72，，....72可以确定三个传动副的齿数为
1传动副3636
1.25传动副3240
1.6传动副2844
同理可确定IIIII轴的齿数和取84
1传动副齿数取4242
2传动副齿数取2856
4传动副齿数取1767
IIIIV之间的传动副齿数和取90
2：
1的传动副齿数取6030
72
102501.79131.50.98
2400.03
3500.03
4630.51
58078.81.5
610098.51.5
71250.29
81601.5
92001971.5
31.8139.9849.9962.68125.36157.6
113151.51
124001.5
135000.03
14630630.40.635
158007881.5
1610000.29
1712500.864
1816001.5
254.47319.90399.88492.51002.91260.81576
10
（1）%10（1.261）%2.6%根据上表可知转速误差率在允许的范围采用双速电机时公比一般取1.41和1.26本例中取1.41
RnZ
n500
11.11nmin45
lgRnlg11.11
118lglg1.41
查表可获得8级转速为45，63，90，125，180，250，360，500拟定8级转速的结构式：
821222482124228222124
822242182421228242221
选用多速电机是将多速电机作为第一扩大组放在传动式前面基本组放在第一扩大组的后面因此确定最后的结构式为8222124
I轴的带轮转速为720r/min查表取小带轮的基准直径为125mm则大带轮直径d2
id1
（1）取0.015d2id1
（1）
1440
125（10.015）246.25mm720
II
III14401000720500360250180125906345
查表取大带轮的基准直径为250mm
I
1
u主max11.411.41
8符合要求
u主min31.4131/2.82
xi（Pi1）1.414（21）4
21:
2.82如果采用模数相同的标准齿轮，则三对传动副的齿轮和相同查表可得Sz取Sz
....，69，72，75，，....
69可以确定三个传动副的齿数为
2传动副23461：
2.82传动副1851
同理可确定IIIII轴的齿数和取721.41：
1传动副齿数取42301：
2.82传动副齿数取1953
145d1
（1）U1U2d2263390412551802.6662500.7173602.6685000.7144.8763.5689.73127.12175.21248.22350.43496.440.2970.890.2971.7
10
（1）%10（1.411）%4.1%根据上表可知转速误差率在允许的范围主轴要求的很功率范围为RnNnmax400025nj160
电机所能达到的恒功率范围RdNndmax45003nd1500
取f2Z1lgRnNlgRdN/lgfZ1lg25lg3/lg2=4.06取Z=4
42122
机械分级结构式可写作Z
电机的恒功率范围为1500~4500r/min
经过1:
1.1251:
1三对传动副在主轴可获得的功率范围为1333~4000r/min（红色）经过1:
1三对传动副在主轴可获得的功率范围为667~2000r/min（黑色）经过1:
4三对传动副在主轴可获得的功率范围为333~1000r/min（绿色）经过1:
4三对传动副在主轴可获得的功率范围为167~500r/min（蓝色）四段之间互有搭接
40~167r/min用的是电机的恒转矩段
40r/min的主轴转速对应的电机的转速为40421.125360r/min
40r/min的主轴转速对应的电机消耗的功率为15360/15003.6KW
10006675001333nN
3.6KW15KW
2-36进给传动与主传动相比较，有哪些不同点？
1）进给传动是恒转矩传动
2）进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速
3）进给传动的转速图为前疏后密结构
4）进给传动的变速范围
5）进给传动系采用传动间隙消除机构
6）快速空程传动的采用
7）微量进给机构的采用
2-37进给伺服系的驱动部件有哪几种类型？
其特点和应用范围怎样？
步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、直线伺服电动机
2-39机床控制系统有几种分类方法？
是如何进行分类的？
按自动化程度分类：
手动、机动、半自动、自动控制系统。
按控制系统是否有反馈：
开环、半闭环、闭环控制系统。
按控制方式和内容分类：
时间控制、程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应控制
3-1主轴部件应满足哪些基本要求？
旋转精度、刚度、抗振性、温升和热变形、精度保持性
3-11根据什么原则选择支承件的截面形状，如何布置支承件上的助板和助条？
1）无论是方形、圆形或矩形，空心截面的刚度都比实心的大，而且同样的断面形状和相同大小的面积，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面的抗弯刚度和抗扭刚度都高。
所以为提高支承件的刚度，支承件的截面应是中空形状，尽可能加大截面尺寸，在工艺可能的条件下壁厚尽量薄一些。
2）圆（环）形截面抗扭刚度好于方形，抗弯刚度比方形低；
以承受弯矩为主的支承件的截面形状应取矩形，并以其高度方向为受弯方向；
以承受转矩为主的支承件的截面形状取圆（环）形。
3）封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度。
截面应尽可能设计成封闭形状。
助板的布置取决去支承件的受力方向。
肋条置于支承件某一内壁上，主要为了减小局部变形和薄壁振动，用来提高支承件的局部刚度。
3-12提高支承件结构刚度和动态性能有哪些措施？
提高支承件结构刚度的主要方法是：
根据支承件受力情况合理的选择支撑件的材料、截面形状和尺寸、壁厚，合理的分布肋板和肋条。
提高动态性能的方法：
1、改善阻尼特性2、采用新材料制造支承件
3-14镶条和压板有什么作用？
镶条：
镶条用来调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧向间隙，镶条应放在导轨受力较小的一侧
压板：
压板用来调整辅助导轨面的间隙，承受颠覆力矩，用配刮垫片来调整间隙
3-16提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施
1）合理选择导轨的材料和热处理
2）导轨的预紧
3）导轨的良好润滑和可靠防护
4）保证完全的液体润滑，用油膜隔开相接触的导轨面，加大导轨的接触面和减轻负载，争取磨损要使摩擦面上的压力分布均匀。
导轨的形状尺寸要尽可能对集中负载对称。
3-21加工中心上刀库的类型有哪些？
鼓轮式刀库、链式刀库、格子箱式刀库和直线式刀库
3-23典型换刀机械手有哪几种？
各有何特点？
适用范围如何？
1）单臂双手爪型机械手：
这种机械手的拔刀、插刀动作都由液压动作来完成，根据结构要求，可以采取液压缸动、活塞固定；
或活塞动、液压缸固定的结构形式。
这种液压缸活塞的密封松紧要适当，太紧了往往影响机械手的正常动作，要保证既不漏油又使机械手能灵活动作。
2）双臂单手爪交叉型机械手：
应用有JCS—013型卧式加工中心
3）单臂双手爪且手臂回转轴与主轴成45°
的机械手：
这种机械手换刀动作可靠，换刀时间短，但对刀柄精度要求高，结构复杂，联机调整的相关精度要求较高，机械手离加工区较近。
4）手抓。
5）钳形杠杆机械手。
5-2机床夹具的组成有哪些部分？
定位元件及装置、夹紧元件及装置、导向及对刀元件、机床连接元件、夹具体、其它元件及装置
5-3何谓六点定位原理？
何谓定位的正常情况和非正常情况？
他们各包括哪些方面？
原理：
采取适当约束措施，消除工件的六个自由度，实现工件定位。
定位的正常情况：
根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制（可以是完全定位、不完全定位）定位的非正常情况1）欠定位：
需要限制的自由度没有完全被限制
2）过定位：
某个自由度被两个或两个以上的约束重复限制
5-7加紧和定位有何区别？
对夹紧装置的基本要求有哪些？
工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位
通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧
基本要求：
1）保证加工精度
2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应
3）安全、方便、减轻劳动强度
4）排屑顺畅
5）机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性
5-10使用夹具来加工工件时，产生加工误差的因素有哪些方面？
他们与零件的公差有何关系？
1）工件在夹具中的安装误差，它包括定位误差和夹紧误差
2）夹具在机床上对定误差，指夹具相对于刀具或相对于机床成形运动的位置误差。
3）加工过程中出现的误差
第三项一般不易估算，夹具精度验算是指前俩项的和不大于工件误差的2/3为合格，定位误差一般不大于工件误差的1/3为合格。
6-1试述物流系统设计的重要意义？
要缩短生产周期，必须同时改善加工、检验、搬运、停滞等环节，尤其是搬运和停滞。
虽然加工是制造生产价值的主作业，然而它对缩短整个系统生产周期的作用并不显著。
根据统计，在总经营费用中，20%~50%是无聊搬运费用，合理的物流设计可使这项费用至少减少10%~30%。
6-2物流系统的组成环节有哪些？
物流系统设计时应满足哪些要求？
水平结构：
由供应物流子系统、生产物流子系统、销
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